關于電機功率、轉矩和慣量等2016-10-28

針對某一特定應用場合，需要選擇一款電機時，則要考慮一系列的數據，如轉速、轉矩、負載慣量等，使所選擇的電機在滿足要求的同時不會造成浪費，徒增成本。

額定功率P、額定轉速N和額定轉矩T

    有這樣一條公式，轉速N（rpm）可以從功率P（W）和轉矩T（N·m）算得：

    公式說明，同一功率下，轉矩和轉速成反比，即使用減速箱放大輸出轉矩時，同時會減少轉速。

    從力的做功角度，得推導過程如下：

    其中：

       F為電機輸出合力，單位為N（牛）；

       r為力臂，單位為m（米）；

       N為電機轉速，單位為rpm（轉/分）。

    我們知道，轉矩T的定義是力（F）乘以力臂(r)，即：

T=F·r

    故，把上式代入可得：

P=(2π/60) ·T·N  =0.105·T·N

    其中：

    P為電機額定功率，單位為W；

       T為電機額定轉矩，單位為N·m；

       N為電機額定轉速，單位為rpm。

慣量和力矩的關系

電機有小慣量、中慣量和大慣量電機之分，同一功率下，電機轉動慣量J越大，則電機的輸出轉矩越大，但速度越低。故，小慣量電機有響應速度快的優點，當然，這前提是其所拖負載的慣量不能太大。

慣量的單位為Kgm²，其定義如下，從能量角度：

由于式中質量和半徑對于特定對象，是不變的，所以把它們提取出來，便成為了慣量J：

J=mr2

從做功的角度分析，電機輸出轉矩做功W為：

理想下，電機轉矩做功全部轉化為功能，得：

_W=E

故得：

即：

其中：

T為轉矩，單位為N·m；

J為總慣量，單位為Kgm²；

β為角加速度，單位為rad/s²；

從式中可得到，慣量和加速度有直接關系，在特定應用場合，如果負載慣量恒定且已知，則可從要求的加速要求算出電機的輸出轉矩，作為電機選型的參數之一。

總結

關于電機的額定功率、額定轉矩、額定轉速、轉動慣量，如果為一電機安裝減速箱，則電機的安額定功率不變，額定轉矩增大、額定轉速減少、轉動慣量增大。

所以，為一系統選擇電機，需要知道系統的負載慣量、要求的最大轉速、要求的最大加/減速時間、系統電壓等要求、從而算出一系列的電機參數，再進行電機選型，從而既能滿足系統要求又不構成浪費。